Fisica Icfes 1 Resuelto 5r214l

ESCUELA NORMAL SUPERIOR “Santiago de Cali” DEPARTAMENTO DE MATEMATICA EVALUACION DE FISICA TIPO ICFES 1 NOMBRE: GRADO: CODIGO: FECHA: PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CON ÚNICA RESPUESTA (TIPO I). Las preguntas de este tipo constan de un enunciado y de cuatro posibilidades de respuesta, entre las cuales usted debe escoger la que considere correcta. Las preguntas 1 y 2 se basan en la siguiente figura:

1. El diagrama de fuerzas o de cuerpo libre correspondiente a la figura es: A. y B. y C. y D. y x

x

x

x

Intervienen fuerzas que son: El peso del cuerpo, la tensión en la cuerda y la de la viga. 2. Si R es la fuerza ejercida por la pared sobre la barra (que tiene un peso despreciable), T es la tensión de la cuerda y w es el peso del cuerpo que cuelga, podemos afirmar que: 1. R >T>w 3. T>w>R 2. T>R>w 4. w>T>R Según la suma vectorial de las fuerzas, se tiene que la fuerza del peso debe ser igual a la suma de la tensión y la de la pared a la viga. ´ ´ + R ´ . Por lo tanto W ´ = T > W ´T > R ´ . 3. Desde un avión se arroja un paracaidista sobre una tabla de esquí para "deslizarse por el aire". Dos segundos después se lanza otro paracaidista sin la tabla. ¿Es posible que este último pueda alcanzar al primero? 1. No, ya que ambos caen con la aceleración de la gravedad y el primero ya tiene una ventaja de dos segundos de caída libre. 2. No, ya que la velocidad del primer paracaidista a los dos segundos hace que mantenga siempre una ventaja sobre el segundo paracaidista el cual hasta ahora comienza a caer con una velocidad de cero. 3. Sí, ya que entre la tabla y el aire se presenta una fuerza hacia arriba que hará disminuir la fuerza neta hacia abajo. 4. Sí, porque la aceleración de la gravedad del segundo paracaidista es mayor a la del primer paracaidista, por lo cual alcanzará finalmente al primero siempre y cuando se lancen desde una altura lo suficientemente grande. 4. Efectuamos el experimento que ilustra la figura. La masa M sube por el plano inclinado. Para determinar su aceleración debemos conocer al menos: T N

T

Wy

W

Wx W

1. Las fuerzas de fricción entre m y el plano y entre M y el plano y el ángulo θ. 2. La fuerza de fricción entre M y el plano, la masa m y la tensión de la cuerda. 3. La tensión de la cuerda, las masas m y M, el ángulo θ y el coeficiente de fricción de la superficie con el cuerpo de masa M. 4. Las masas m y M, el ángulo θ y el coeficiente de fricción de la superficie con M. En este plano inclinado intervienen varias ´ , fuerzas que son: el peso de cada cuerpo W w´ , la tensión de la cuerda T´ , la normal

f´U . Pero el peso ´ x y mayor se debe descomponer en W ´ y por lo cual se debe conocer el ángulo W θ y fu la fuerza de fricción es uN, lo cual ´ N

y la fuerza de fricción

necesita conocer el coeficiente de fricción. Debe conocer m, M, θ , u. 5. El valor de las fuerzas normales para los cuerpos de masa M y m son respectivamente. 1. Mgcosθ, 0. 3. Mgcosθ, mg 2. Mgsenθ, 0. 4. Mgsenθ, mg. En el grafico trazamos las fuerzas que intervienen (color oscuro). Las componentes de la fuerza son Wy = WCos θ y Wx = WSen θ .

Las preguntas 7 y 8 se basan en la siguiente situación: Sobre una cuerpo de masa m se aplica una fuerza F equivalente a 1.5 veces el peso w del cuerpo para levantarlo. 6. El diagrama de cuerpo libre para la situación planteada es: 1. 3.

2.

4.

Si la fuerza para levantarlo es 1.5 veces el peso del cuerpo, entonces F = 1.5w, pero w = 2, tenemos que F = 1.5(2) = 3 7. El cuerpo: 1. Se acelerará hacia abajo según (W – F)/m. 2. Subirá según la resultante R dividido entre la masa m. 3. Se acelerará hacia arriba según (F – W)/m. 4. Subirá con velocidad constante. Como la expresión de fuerzas es F – W = ma, porque el cuerpo sube por acción de la fuerza F, entonces despejando la aceleración: a =

F−W m Las preguntas 8 a 15 se basan en el siguiente texto: Si un cuerpo de masa m se sitúa a una altura h arriba de un nivel de referencia, este cuerpo posee energía potencial gravitacional con respecto a este nivel, expresada por Ep=mgh. La energía cinética que tiene un cuerpo es directamente proporcional a la velocidad al cuadrado: Ek = ½ mV2 Al mismo tiempo, de cinemática, es conocido que la velocidad de un cuerpo que está en caída libre (desde el reposo) depende de la distancia recorrida y desde el punto de caída: V2 = 2gy La energía potencial de un cuerpo depende de la altura y la energía cinética de la velocidad. Estas dos energías componen la energía mecánica, la cual debe permanecer constante. Si un bloque de masa m cae desde un edificio de altura h, según se observa en la figura,

Donde cada punto se ubica exactamente en una posición respecto de la altura h del edificio: E en 0, D en h/4, C en h/2 es decir en el punto medio del edificio, B en 3h/4 y A en h es decir en la parte alta del edificio. 8. Podemos expresar la energía cinética del cuerpo que comienza a caer como: 1. Ek = mgy = 0. 3. Ek = mgy 2. Ek = mgh = Ep. 4. Ek = Ep Como tenemos que Ek =

1 2

mv2 =

1 2

m(2gy) = mgy = 0, porque el cuerpo se deja caer libremente, entonces su velocidad inicial es 0. Quiere decir que y = o, porque no ha empezado a caer. 9. Se puede afirmar que: La energía potencial del cuerpo a medida que cae y pasa por los diferentes puntos (indicados como subíndices, es decir EpA quiere decir la energía potencial en el punto A) es: 1. EpA > EpB>... EpE. 3. EpC > EpB > EpA 2. EpE > EpD> ...EpA. 4. EpA = EpB =...= EpE Como la energía potencial depende de la altura del cuerpo, porque la ecuación es Ep = mgh, tenemos que la altura hA>hB>hC>hD. Por eso se cumple q EpA > EpB>... EpE 10. La energía cinética del cuerpo al caer y pasa por los diferentes puntos es: 1. EkA> EkB > …>EkE. 2. EkC > EkB > EkA 2. EkE > EkD > …> EkA. 3. EkA = EkB =... =EkE Como la energía cinética depende de la velocidad y además la Ek =

1 2

mv2 y como

a medida que el cuerpo va cayendo la velocidad aumenta, entonces la velocidad es cada vez mayor en A, B, C, D, E. 11. La energía mecánica (Em) total del cuerpo es: 1. EmA > EmB > …>EmE. 3. EmC > EmB > EmA 2. EmE > EmD > …> EmA. 4. EmA= EmB =... =EmE La energía mecánica en cada uno de los puntos es la misma, porque a medida que pierde altura disminuye la Ep, pero va ganando velocidad, entonces aumenta la Ek. 12. La energía mecánica total en el punto especificado se puede estimar con las energías cinéticas y/o potencial excepto en: 1. EmC = EpC + EkA. 3. EmA = EpA 2. EmB = EpB + EkB. 4. EmE = EkE Debe ser la Ek + Ep en el mismo punto, para que sea igual siempre. 13. A medida que el cuerpo cae desde un punto a otro cualquiera, la: 1. Ep disminuye y Ek aumenta en la misma magnitud manteniéndose la Em constante. 2. Ep aumenta y Ek disminuye en la misma magnitud manteniéndose la Em constante. 3. Ep no varía y tampoco Ek manteniéndose la Em constante. 4. Ep disminuye y Ek permanece constante. Porque h disminuye entonces Ep disminuye, pero la velocidad aumenta, entonces la Ek aumenta. 14. Las energías potencial y cinética son máximas y de la misma magnitud respectivamente en los puntos: 1. A y E. 3. C y C. 2. E y A. 4. B y D. La Ep es máxima en el punto A, porque es la máxima altura y Ek es máxima en el punto E, porque es donde mayor es la velocidad. 15. Las energías potencial y cinética tienen una magnitud de cero respectivamente en los puntos: 1. A y E. 3. C y C. 2. E y A. 4. B y D. Como Ep= mgh, en E la h=0 y Ek =

1 mv2, 2

en A la V=0 16. Las energías potencial y cinética tienen la misma magnitud respectivamente en los puntos: 1. A y E. 3. C y C. 2. E y A. 4. B y D. Porque son los puntos máximos. 17. La Ley de Hooke fue propuesta por el científico Inglés Robert Hooke y su relación matemática fue:

F = -KX.

Donde K es una constante de proporcionalidad, distinta para cada resorte y que se denomina constante elástica. En la gráfica F vs. X (deformación del resorte) la K es el valor de la pendiente de la recta. En la figura se puede constatar que se trata de un resorte que se puede deformar con la menor dificultad:

1.

A

2. B.

3. C.

4. D

Porque la pendiente determina la constante del resorte y entre mayor sea la constante más duro es el resorte. El de menor calidad es el resorte D.

Las preguntas 18 a 24 se refieren a la siguiente información: En un experimento, un joven coge un balde con agua y empieza a dar N vueltas por segundo en un circulo de radio r metros alrededor de sí mismo con los brazos extendidos. 18. En un segundo, el balde recorre un ángulo, expresado en radianes (1 vuelta o 360º equivale a 2π radianes) de: 1. N rad. 3. 2 π /N rad 2. 2πN rad. 4. N/2 π rad Si en una vuelta recorre 2π rad, en N vueltas recorre 2πN rad. 19. La velocidad angular es el ángulo barrido por unidad de tiempo, para el caso del balde es: 1. N rad/s. 3. 2π/N rad/s 2. 2πN rad/s. 4. (N/2)π rad/s

2π T

Como W = T=

t n

=

=

1 seg N

2π 1 N =

= 2 πN

rad y el periodo es

1 seg . N

20. La distancia de un arco s (longitud de una parte circular) se calcula como el producto entre el radio r del círculo y el ángulo radianes: S=r θ

en

En un segundo el balde recorre una distancia en metros m de: 1. N r m 3. π r N m 2. 2πrN m 4. (N r/2) π m La longitud recorrida seria S = r(2πN) = 2πrN m 21. La velocidad tangencial se calcula como la distancia recorrida en la unidad de tiempo en una trayectoria circular. Para el caso del balde es de: 1. N r m/s 3. 2πr/N m/s 2. 2π r N m/s 4. (Nr/2)π m/s V=

2 πR T

=

2 πR 1 N

=2

π

RN

m seg

22. La aceleración centrípeta se calcula como la razón entre la velocidad tangencial al 2

cuadrado y el valor del radio: ac =

V R

Para el caso del balde esta es: 1. N2 r2 m/s2 3. V2 /r m/s2

.

(2 π N)2 r m/s2

2. Ac =

V2 R

4. (2πN)2 / r m/s2 2

=

(2 πRN ) R

2 π 2 N 2 R = (2 πN ) R

=

m 2 seg

4 π2 R2 N2 R

= 4

23. Una moneda se coloca en el borde de un disco en movimiento, se observa que a velocidades bajas de rotación la moneda permanece girando con el disco, pero al aumentar la velocidad la moneda se sale del disco. Esto se debe a: 1. La fuerza de rozamiento es igual a la fuerza centrípeta necesaria. 2. La fuerza de rozamiento es mayor a la fuerza centrípeta necesaria. 3. La fuerza de rozamiento es menor a la fuerza centrípeta necesaria. 4. No hay fuerza de rozamiento. Al ser mayor la fuerza centrípeta que la fuerza de rozamiento la moneda sale disparada, porque no se puede fijar sobre el disco. 24. Se coloca la moneda en todo el centro del disco. Las velocidades angular y tangencial de la moneda serán respectivamente: 1. Igual a la velocidad angular del disco; cero. 2. Igual a la velocidad angular del disco; mayor que cero. 3. Menor que la velocidad angular del disco; cero. 4. Menor que la velocidad angular del disco; mayor que cero. La W =

2π T

y la V =

2 πR , entonces el R T

= 0 por lo tanto la Vl = 0. OBSERVACIONES. 1. 2. 3.

4. 5. 6. 7.

No se ite, ni borrones, ni tachones. No se permite el préstamo de ningún utensilio de trabajo, cualquier préstamo anula la evaluación. Puede utilizar todos sus apuntes o un libro guía. Todas las respuestas deben aparecen justificadas. Solo se debe entregar en la fecha estipulada. Debe aprobarse el 70 % debe la evaluación.

Talleres con los mismos errores se anulara.

Lic. Simeón CEDANO ROJAS Profesor de la materia c.c. FISICA ICFES1.DOC